Acquisition de données sur l’état des digues : des méthodes innovantes

Ouvrages de grande longueur, les digues s’étendent parfois sur plusieurs dizaines de kilomètres. Connaître l’état d’une digue dans le moindre de ses recoins s’avère difficile pour les responsables ou gestionnaires d’ouvrages, chargés d’assurer leur bon état de fonctionnement. À Irstea, les experts des digues développent, en collaboration avec d’autres équipes de recherche (Ifsttar, Cerema, EDF…) ou sociétés spécialisées (Fugro-Geoid, Tencate, Sintegra…), des méthodes d’acquisition de données originales permettant d’obtenir des données suffisamment complètes et précises pour optimiser la connaissance et le diagnostic des ouvrages.

"Comme un médecin ausculte un patient avant de poser son diagnostic, réaliser le diagnostic d’une digue nécessite au préalable de rassembler un maximum de données sur l’ouvrage et sa fondation. Du fait de la longueur des digues et du risque qu’elles représentent, nous avions besoin de méthodes qui permettent d’acquérir des données à la fois avec un haut rendement et une haute précision, tout en restant économiquement acceptables", explique Patrice Mériaux, ingénieur-chercheur en génie civil au Centre Irstea d’Aix-en-Provence. Depuis des années, les spécialistes des ouvrages hydrauliques d’Irstea se sont donc intéressés aux moyens d’obtenir les informations essentielles pour connaître l’état d’une digue :

  • ses caractéristiques externes, et en particulier sa topographie ;
  • ses caractéristiques internes ou géotechniques.

Des méthodes pour cartographier les digues et surveiller leur évolution

Déterminer la topographie d’une digue, autrement dit cartographier sa géométrie hors-sol, est la première étape indispensable à sa bonne connaissance. Mais difficile d’appliquer les méthodes topographiques classiques à des ouvrages de plusieurs dizaines de kilomètres… À Irstea, les scientifiques ont donc fait appel à une méthode d’acquisition de données topographiques adaptée aux ouvrages de grande longueur (voies ferrées, lignes électriques), et qu’ils ont appliqué aux digues : un lidar[i] transporté par hélicoptère. Résultat : des données acquises rapidement, d’une grande précision et d’un coût attractif pour les ouvrages de plus de 50 km.

Du fait de sa haute résolution (jusqu’à plus de 150 points au m2), la méthodologie d’exploitation des données lidar développée par Irstea et ses partenaires dans le cadre du projet européen FloodProBE permet aussi d’évaluer l’état de la végétation présente sur la digue. Une donnée fondamentale pour le diagnostic des digues. Fort de ces résultats et sous l’impulsion du Ministère chargé de l’environnement, un nouveau projet – nommé DIDRO - vient d’être lancé. Le principe : transporter le lidar non plus par hélicoptère mais à l’aide d’un drone aérien. Un projet prometteur qui permettra notamment de réduire le coût de la méthode, en particulier pour les digues de quelques kilomètres de longueur.

Arbres sur digue de torrent scannés par un lidar héliporté

Arbres sur digue de torrent scannés par un lidar héliporté © Parc naturel régional du Queyras – Irstea/Société Sintegra

Des méthodes pour ausculter le cœur des digues

Autre particularité, les digues sont la plupart du temps construites en terre. Alors pour évaluer la stabilité de ces ouvrages, il faut connaître les propriétés des sols qui constituent la digue et sa fondation : leurs propriétés mécaniques (résistance aux sollicitations) et leurs propriétés hydrauliques internes (niveau d’étanchéité et résistance aux écoulements souterrains). "Pour cela, nous avons contribué à adapter les méthodes géotechniques classiques à l’étude particulière des digues. Dans le cadre du projet ERINOH par exemple, nous avons développé un dispositif d’essais en laboratoire qui permet, à partir de prélèvements de sols de la digue, d’évaluer sa résistance aux mécanismes d’érosion interne qui peuvent détruire l’ouvrage", explique Patrice Mériaux.

Autre axe de travail : les techniques géophysiques, des méthodes de reconnaissance qui permettent de déterminer indirectement les caractéristiques des sols, par exemple en y faisant passer du courant ou des ondes électromagnétiques. Fruit du travail réalisé en collaboration avec l’Iffstar dans le cadre du projet FloodProBE, ces méthodes adaptées aux digues présentent l’avantage de ne pas perturber la structure des ouvrages et de leur fondation, et fournissent des données complémentaires sur leurs propriétés internes.

Outils précieux pour la connaissance et le diagnostic des ouvrages, ces méthodes d’acquisition de données sur les digues sont aujourd’hui mises à disposition des bureaux d’étude et des responsables de digues à travers plusieurs guides techniques parmi lesquels le guide international sur les digues (International Levee Handbook) et 2 actuellement sous presse :

  • Méthodologie de reconnaissance et de diagnostic de l’érosion interne des ouvrages hydrauliques en remblai, Guide ERINOH - tome 2, 380 p., Coordination D. François (EDF)
  • Erosion interne dans les ouvrages hydrauliques – Méthodologie de caractérisation expérimentale. Guide ERINOH - tome 1, Coordination : C. Chevalier (Ifsttar) et S. Bonelli (Irstea)

Consulter le site du projet FloodProBE

Consulter le site du projet ERINOH

En savoir plus

Article. Sur le Hole erosion test

Article. Projet FloodProBE - Inondations : endiguer le risque ?

Ouvrage. Méthodes Géophysiques et Géotechniques pour le diagnostic des digues de protection contre les crues - Guide pour la mise en œuvre et l’interprétation, 124 p., Cemagref Editions, FAUCHARD C., MERIAUX P., 2004.


[i] Le LiDAR (Light Detection And Ranging) est une technique de télédétection « active » qui repose sur la mesure de distances entre une source laser à haute fréquence d’émission et la surface terrestre ou un ouvrage de génie civil rétrodiffusant les rayons laser.